导体的静电平衡.ppt

空腔内有电荷 在导体空腔上做任意闭合曲面包围空腔，根据高斯定理 闭合曲面S内的净电荷为零 因为腔内有电荷+q，所以导体腔的内表面带电-q 导体腔内的+q和导体腔内表面的-q形成静电场 内表面上的电荷分布只能由腔内电荷及空腔内表面形状决定，不受腔外电场影响 如果原来空腔导体是电中性的话，那么由电荷守恒定律，在外表面还会有+q的感应电荷 由于导体内部的电场强度为零，所以外面的电场对腔内的电场没有影响 导体腔的外壳接地，导体外表面的电荷将全部导入地下 内外电场就互不影响，相互独立 导体空腔虽然能使它包围的空间不受外部电荷产生的电场的影响，却无法阻止空腔内部电荷对外部电场的影响 B 3 静电屏蔽 1）导体空腔（不论接地与否）内部电场不受腔外电荷的影响，即空腔导体可以屏蔽外电场。这时整个空腔导体和腔内的电势处处相等 外电场 空腔导体屏蔽外电场 2）接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响 在实际中常用密织的金属网罩代替金属壳体实现静电屏蔽的目的 鸟巢外表的“钢筋铁骨”构成了理想的屏蔽式“避雷网” 例2 如图所示，一内半径为a、外半径为b的金属球壳，带有电量Q，在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q，设无限远处为电势零点，试求： 1）球壳内外表面上的电荷 由静电感应，金属球壳的内表面上有感应电荷?q 金属球壳带有电量Q，根据电荷守恒定律，金属球壳外表面上带电荷q+Q 2）球心处的电势 球心O点处的电势为分布在球壳内外表面上的电荷和电荷q在O点产生的电势代数和 QA O R2 R1 R3 QB 例3 在一半径为R1的金属球A外面套有一个同心的金属球壳B。已知球壳B的内、外半径分别为R2和R3。设A球带有总电量QA，球壳B带有总电量QB 求：1）球壳B内、外表面上所带的电量 由静电感应，金属球壳的内表面上有感应电荷?QA 金属球壳带有电量QB，根据电荷守恒定律，金属球壳外表面上带电荷QA+QB 2）球A和球壳B的电势 由高斯定理 根据 QA O R2 R1 R3 QB QA O R2 R1 R3 QB 在金属球A内取一点，计算该点电势 QA O R2 R1 R3 QB 在金属球壳B内取一点，计算该点电势 QA O R2 R1 R3 QB 金属球A与金属球壳B之间电势差只与内球的电荷QA有关，与外球壳的电荷QB无关 金属球A与金属球壳B之间电势差 第十章 静电场中的物质——导体和电介质 物质的两种形式： 实物物体 （静电）场 两者会产生相互作用 本章的任务： 静电场和实物物体之间相互作用的规律 对上述规律的应用——电容器 静电场的能量 静电场怎么会对电中性的宏观物质产生影响呢？ 能够导电的物质称为导体 导电能力极弱或不导电的物体称为电介质 金属导体是由带正电的按一定方式规则排列的晶格点阵和大量的自由电子组成 10-1 静电场中的导体 感应电荷 一 导体的静电平衡 把金属导体放入外电场中，导体内部的自由电子在电场力的作用下会做宏观的定向运动 在导体的一侧会堆积负电荷在导体的另一侧由于缺少电子而出现等量正电荷 静电感应就是导体在外电场的作用下，出现 的现象 导体内合电场强度 外电场的电场强度 感应电荷电场强度 感应电荷在导体上产生一个与外电场方向相反的附加电场 只要导体内的合电场强度还不为零，自由电子就要继续在电场力的作用下做定向运动 当感应电荷的电场与外电场完全抵消，导体中自由电子的定向运动才能停止下来 ——导体达到静电平衡状态 1 导体的内部和表面都没有电荷定向运动的状态称为静电平衡状态 导体达到静电平衡状态所需时间极短（10-14~10-13s） 2 导体静电平衡条件 导体内部电场强度处处为零 导体是一个等势体，导体表面是一个等势面 导体表面外附近电场强度的方向都与导体表面垂直 否则导体内的自由电子在电场的作用下将发生定向移动 否则电场强度沿表面的分量会使自由电子沿表面做定向移动 二 静电平衡时导体上电荷的分布 1 处于静电平衡的导体，其内部各处净电荷为零，净电荷只能分布在导体表面 在导体内部做任意高斯面S 处于静电平衡导体内部的场强处处为零 处于静电平衡导体内部不会有净电荷，如果导体带电，电荷只能分布在导体的表面 选择题1. 半径为R的导体球原不带电，今在距球心为a处放一点电荷q（a＞R）。设无限远处的电势为零，则导体球的电势为 √ o + a q 导体球感应的等量的正负电荷都分布在导体球的表面，对球心电势的代数和为零 处于静电平衡的导体，其表面两侧的电场强度有突变： 在导体表面的内侧（导体内） 在导体表面外侧紧邻导体表面处 处于静电平衡的导体，表面外紧邻导体表面的电场强度与表面处电荷面密度有关 P点是导体表面附近空间的点 在P点附近的导体表面取小面元 做一扁圆柱体，使其侧面与该